30 de septiembre de 2026
Modelado predictivo aplicado a la autorregularización fiscal para la optimización de la recaudación
Modelado Predictivo Aplicado a la Autorregulación Fiscal para la Optimización de la Recaudación
Cleiber Cruzeiro Queiroz; Aimée Shirozono
DOI: 10.22167/2675-6528-202602792
Artículo derivado de Trabajo de Fin de Curso (TCC), con contenido basado en el trabajo original del estudiante y adaptado al formato editorial de la Revista E&S con el apoyo de la herramienta ResumeAI, una solución de inteligencia artificial desarrollada por el Instituto Pecege para la síntesis y organización textual.
Resumen
Se desarrolló un modelo predictivo para apoyar la identificación de contribuyentes con mayor probabilidad de adhesión a programas de autorregularización fiscal del ICMS en el estado de Goiás. A partir de datos provenientes de documentos fiscales electrónicos, de la Declaración de Información de Medios de Pago [DIMP] y de bases corporativas de mallas fiscales, se construyeron agrupaciones homogéneas de contribuyentes, respetando restricciones legales asociadas al secreto fiscal y a la Ley General de Protección de Datos [LGPD]. La modelización predictiva se realizó por medio del algoritmo Light Gradient Boosting Machine [LightGBM], con ajuste de hiperparámetros vía Grid Search y validación cruzada k-fold. Los resultados indicaron un desempeño discriminatorio del modelo en relación a enfoques tradicionales, con Área bajo la Curva (AUC) de 0,63 y elevada capacidad de identificación de contribuyentes con mayor potencial de regularización. Los análisis de importancia de las variables y la interpretación del modelo, por medio de Feature Importance y SHAP, evidenciaron que variables asociadas al volumen económico de las operaciones y al historial de inconsistencias fiscales ejercieron mayor influencia en la probabilidad de adhesión. Los resultados sugieren que la aplicación de técnicas de aprendizaje automático puede contribuir a hacer más eficiente la selección de contribuyentes en programas de autorregularización fiscal, ampliando el potencial de recuperación de crédito tributario y fortaleciendo estrategias de cumplimiento basadas en datos.
Palabras clave: administración tributaria; autorregularización fiscal; cumplimiento tributario; LightGBM; machine learning.
1. Introducción
La administración tributaria global atraviesa una profunda reestructuración, caracterizada por la transición de modelos operativos históricamente centrados en la verificación manual y represiva de grandes volúmenes de datos a ecosistemas integrados, predictivos y orientados a la conformidad cooperativa (Eberhartinger y Zieser, 2021). Esta transformación refleja un cambio relevante en la forma en que se establece la relación entre el Estado y el contribuyente, en la medida en que la lógica estrictamente represiva cede espacio a una actuación basada en la confianza, la transparencia y la prevención de conflictos (Nunes y Garbaccio, 2023).
En este nuevo paradigma, la ampliación del cumplimiento tributario se busca a través de la cooperación institucional, en la cual el contribuyente se compromete a compartir información fiscal relevante, mientras que la administración tributaria ofrece mayor seguridad jurídica, previsibilidad en las decisiones y canales permanentes de diálogo. La autorregulación fiscal surge como un desarrollo práctico de los principios de la conformidad cooperativa, al incentivar al contribuyente a corregir espontáneamente eventuales inconsistencias, fortaleciendo la confianza mutua y reduciendo la necesidad de acciones represivas (Nunes y Garbaccio, 2023; Martinez, 2022). En este escenario, el uso de tecnologías digitales, inteligencia artificial y técnicas de aprendizaje automático se ha empleado como instrumento de gestión de riesgos y focalización de la actuación fiscal, permitiendo mayor eficiencia en la selección de contribuyentes y en la conducción de acciones preventivas (Yang, 2025).
En el sistema tributario nacional, el Sistema Público de Escrituración Digital (SPED, 2007) organiza y facilita la entrega masiva y continua de las obligaciones accesorias en formato digital. A través de este entorno, los contribuyentes transmiten recurrentemente grandes volúmenes de datos, que incluyen documentos fiscales electrónicos, la Escrituración Fiscal Digital (EFD) y la Escrituración Contable Digital (ECD). Este conjunto informacional es utilizado por la administración tributaria para identificar inconsistencias, realizar análisis y apoyar la toma de decisiones. En la legislación del Estado de Goiás, el Art. 142-A de la Ley nº 11.651/91 (Goiás, 1991), que integra el Código Tributario Estatal, establece las reglas para la autorregularización fiscal, permitiendo que los contribuyentes con infracciones tributarias puedan, de forma espontánea, regularizar su situación.
Sin embargo, la viabilidad política y económica de la autorregulación fiscal depende de la capacidad de identificar adecuadamente a los contribuyentes con mayor potencial de cumplimiento. Las notificaciones dirigidas a perfiles con baja propensión a la regularización tienden a generar costos innecesarios y a debilitar la relación de confianza institucional. Por otro lado, la ausencia de comunicación con contribuyentes que presentan un elevado potencial de recuperación de crédito resulta en oportunidades perdidas de recaudación. Estudios experimentales, como el de Kleber et al. (2025), demuestran que los mensajes conductuales adaptados al público objetivo pueden aumentar significativamente la probabilidad de cumplimiento de las obligaciones fiscales, mientras que las comunicaciones genéricas o mal dirigidas tienen poco efecto o incluso pueden reducir la respuesta positiva (Jamison et al., 2021).
Ante este escenario, la aplicación de técnicas de Inteligencia Artificial, en especial de Machine Learning, se presenta como una alternativa técnica capaz de identificar patrones, correlaciones y anomalías en grandes volúmenes de datos, generando información relevante para apoyar la toma de decisiones estratégicas (Xu et al., 2024). A diferencia de los sistemas expertos basados en reglas predefinidas, que tienen una capacidad limitada para lidiar con la complejidad y la dinamicidad de los comportamientos contemporáneos, los modelos de aprendizaje automático, especialmente aquellos fundamentados en técnicas de Gradient Boosting, como el LightGBM, han demostrado un rendimiento superior a los enfoques estadísticos tradicionales, como la regresión logística, en la tarea de clasificar y ordenar contribuyentes para programas de cumplimiento tributario (Yang, 2025). Esta flexibilidad analítica permite identificar patrones más complejos de comportamiento fiscal, que a menudo no son capturados por sistemas de fiscalización basados solo en reglas (Chen y Guestrin, 2016; Xu y Kong, 2020).
En este contexto, la motivación de este estudio radica en la posibilidad de integrar la ciencia de datos a la gestión tributaria para optimizar la selección de contribuyentes en programas de autorregulación fiscal. Al dirigir de manera más eficiente las acciones administrativas, se busca contribuir al fortalecimiento de la conformidad tributaria, la promoción de la justicia fiscal y la sostenibilidad de las cuentas públicas. Ante lo expuesto, el objetivo principal de este estudio es desarrollar un modelo predictivo capaz de apoyar la identificación de contribuyentes con mayor potencial de autorregulación en el estado de Goiás.
2. Material y Métodos
El presente estudio se caracterizó como una investigación de naturaleza aplicada, con un enfoque metodológico cuantitativo, con el objetivo de desarrollar un modelo predictivo. El objetivo central fue apoyar la identificación de contribuyentes con mayor potencial de autorregularización en el estado de Goiás, utilizando técnicas de aprendizaje automático. La investigación se llevó a cabo en el ámbito de la Secretaría de Estado de Economía del Estado de Goiás, respetando las restricciones legales asociadas al secreto fiscal y a la Ley General de Protección de Datos (LGPD).
Para la realización de la investigación, se utilizaron datos provenientes de 8.343.075 facturas identificadas por mallas fiscales de autorregularización, a partir de las cuales se seleccionaron 4.113 contribuyentes. Las fuentes de datos incluyeron documentos fiscales electrónicos, información de la Declaración de Información de Medios de Pago (DIMP) y bases corporativas de mallas fiscales. Todos los datos se obtuvieron a partir de bases corporativas y se almacenaron en los servidores de base de datos de la Secretaría de Estado de Economía del Estado de Goiás.
La unidad de análisis adoptada para la modelización predictiva fueron grupos homogéneos de contribuyentes, y no el contribuyente individual, con el objetivo de reducir la variabilidad aleatoria y cumplir las restricciones legales. Esta agregación resultó en 3.173 observaciones, construidas a partir de variables estructurantes como actividad económica, geolocalización, naturaleza jurídica, volumen de ventas e historial de riesgo. Para calificar los datos agregados, se estableció como criterio de selección la regularización de, como mínimo, el 30% de las facturas por contribuyente y una tasa de adhesión superior al 50% en la agrupación.
La extracción de los datos referentes a las facturas y a la DIMP se realizó por medio de la herramienta SAS Enterprise Guide v.9.2, con información almacenada en una base de datos MySQL. El lenguaje SQL se empleó para la consulta, saneamiento, consolidación y agrupación de los datos. El tratamiento y el análisis subsecuente se condujeron en ambiente Python, utilizando las bibliotecas Pandas y NumPy para manipulación y transformación, y Scikit-learn para particionamiento de la base y validación cruzada.
La ingeniería de variables estructuró y calificó los datos fiscales, financieros y de registro. Se consolidó información por contribuyente, abarcando cantidades y valores de facturas en autorregularización, ICMS adeudado y valores pagados y a plazos. Se totalizaron los valores de facturas de entrada y salida de 2024, y los valores de la DIMP de 2024. Estos datos se integraron con información de registro, como CNAE, código de la delegación territorial, naturaleza jurídica y horas previstas de auditoría.
A partir de la base consolidada, se construyeron variables derivadas para representar dimensiones del perfil de los contribuyentes, incluyendo rangos de tiempo de registro, rangos de valor de la deuda de ICMS, rangos de tamaño económico y rangos de exposición digital. Dos variables derivadas adicionales fueron la Razón Logarítmica de Salidas por Entradas y la Razón de la Deuda por el Aporte, ambas con transformación para estabilizar la variabilidad. La variable objetivo, denominada TARGET, se creó para clasificar los agrupamientos en cuanto a la adhesión o no al proceso de autorregularización, utilizando un criterio del 50% de adhesión.
El modelado predictivo se realizó mediante un enfoque supervisado. Se compararon Regresión Logística, Random Forest, XGBoost y Light Gradient Boosting Machine (LightGBM), siendo este último seleccionado como algoritmo final debido a su eficiencia computacional y capacidad para modelar relaciones complejas e interacciones no lineales entre las variables, características adecuadas al contexto tributario (Friedman, 2001). La base de datos se dividió en conjuntos de entrenamiento (70%) y prueba (30%), de forma estratificada y con semilla aleatoria fija.
Se optimizó el rendimiento del modelo y se redujo el riesgo de sobreajuste mediante el ajuste de los hiperparámetros a través de Grid Search. La evaluación del rendimiento del modelo se realizó basándose en las métricas de Precisión, Exactitud, Recall, Puntuación F1 y Área bajo la Curva (AUC). La robustez se evaluó mediante validación cruzada con cinco pliegues. La interpretación del modelo se llevó a cabo mediante análisis de importancia de las variables (Feature Importance) y valores SHAP, que indican la contribución de cada variable a la probabilidad prevista de adhesión.
3. Resultados y Discusión
Los resultados de la investigación revelaron insights significativos sobre los factores que influyen en la adhesión de contribuyentes a programas de autorregularización fiscal en el estado de Goiás, así como la eficacia de un modelo predictivo basado en aprendizaje automático para identificar perfiles con mayor potencial de cumplimiento. El análisis inicial de las variables cuantitativas y categóricas proporcionó una comprensión detallada de la distribución y heterogeneidad de los datos, mientras que la modelización predictiva y sus interpretaciones validaron la capacidad del algoritmo LightGBM para capturar patrones complejos de comportamiento fiscal. Estos hallazgos son cruciales para mejorar las estrategias de administración tributaria, dirigiendo acciones de forma más eficiente y basada en evidencia.
Análisis de Variables Cuantitativas
Las estadísticas descriptivas de las variables cuantitativas, sintetizadas en las Tablas 1, 2 y 3, indicaron una distribución asimétrica para la mayoría de las variables financieras y operativas, un patrón común en bases tributarias donde pocos agrupamientos concentran volúmenes elevados de operaciones y valores fiscales. Por ejemplo, la cantidad de facturas en autorregularización (QTD_NOTAS_AUTOREG) presentó una media de 2.629,40, pero una mediana de solo 52,00 y un primer cuartil de 8,00, evidenciando que la mayoría de los agrupamientos posee un volumen reducido de documentos, mientras una minoría concentra un gran volumen. El elevado desvío estándar de 16.248,99 refuerza la presencia de valores extremos en la distribución, lo que justifica la elección de algoritmos robustos a estas características.
Las variables monetarias, como el valor medio de las facturas en autorregulación (VLR_NOTA_AUTOREG), el ICMS debido (VLR_ICMS_AUTOREG), las operaciones de entrada (VLR_ENTRADAS) y salida (VLR_SAIDAS), y los valores calculados por la DIMP (VLR_DIMP), exhibieron un patrón similar de fuerte dispersión. Las medias de estas variables fueron significativamente superiores a las medianas, acompañadas por desviaciones estándar elevadas, lo que indica una acentuada heterogeneidad económica entre los contribuyentes. Por ejemplo, el valor medio de las salidas (VLR_SAIDAS) registró una media de 48.286.125,95, pero una mediana de 5.285.496,94, con una desviación estándar de 323.752.292,96. Esta característica de los datos refuerza la idoneidad del algoritmo LightGBM, que es particularmente eficaz para tratar distribuciones asimétricas y relaciones no lineales entre las variables, como lo destacan Chen y Guestrin (2016).
La relación entre deuda y tamaño económico (RAZAO_DIVIDA_PORTE) se concentró cerca de cero para la mayoría de los agrupamientos, con una media de 0,68 y una mediana de 0,00. Sin embargo, el tercer cuartil de 249,65 y una desviación estándar de 10,91 indicaron que, para una parte de los grupos, la deuda asume un peso significativo en relación con el volumen de operaciones, lo que puede influir en la adhesión a la autorregulación. La tasa de adhesión (TAXA_ADESAO) presentó una media de 0,45, con una mediana y un primer cuartil de 0,00, lo que refleja una concentración de los resultados en los extremos de la distribución. Esto significa que la mayoría de los agrupamientos demostraron una adhesión baja o nula a la autorregulación, mientras que una porción menor concentró niveles elevados de regularización, lo que corrobora la adecuación del criterio del 50% de adhesión adoptado para la definición de la variable objetivo, tal como se ilustra en la distribución de la tasa de adhesión de los grupos y el criterio de clasificación.
.
Análisis de Variables Categóricas
El análisis de las variables categóricas reveló patrones distintos de adhesión a la autorregularización. La variable FAIXA_FATURAMENTO, que segmenta a los contribuyentes en cuartiles basándose en el valor total de las facturas de salida, demostró una relación directa con la tasa de adhesión. Los agrupamientos en los cuartiles inferiores de facturación presentaron menores tasas medias de adhesión, mientras que los cuartiles superiores exhibieron porcentajes progresivamente más elevados de regularización. Por ejemplo, el rango de facturación de 0-25% registró una tasa de adhesión del 34,8%, mientras que el rango superior al 75% alcanzó el 58,9% de adhesión, según se observa en la distribución de contribuyentes y tasa de adhesión por rango de facturación
. Este patrón indica que el tamaño económico ejerce una influencia relevante sobre el comportamiento de adhesión, reforzando su importancia como variable explicativa en el modelo predictivo.
La variable NATURALEZA_JURIDICA, a pesar de presentar un fuerte desbalance con la categoría ‘Sociedad Empresaria Limitada’ concentrando aproximadamente el 87% de las observaciones, demostró relevancia predictiva. Las Sociedades Anónimas (S.A.) presentaron las mayores tasas de adhesión, con un 62,1%, indicando un perfil de mayor conformidad. En contraste, los grupos ‘Individual’ y ‘Otros’ exhibieron tasas inferiores, con un 41,6% y 32,0% respectivamente, sugiriendo una mayor propensión a la no regularización. Estos resultados, presentados en la distribución de contribuyentes y tasa de adhesión por naturaleza jurídica
, corroboraron la decisión de agrupar las categorías originales en macrogrupos para preservar el poder discriminatorio de la variable y evitar el sobreajuste, conforme a la estrategia de categorización por intervalos (p. 9).
La FAIXA_DIVIDA_ICMS, que clasifica el valor total del ICMS adeudado, también reveló una asociación con la propensión a la regularización. Se observó que la mayoría de los contribuyentes se concentra en los rangos de menor valor de la deuda. Sin embargo, los rangos con valores más altos presentaron las tasas de adhesión más altas, alcanzando el 55,1% para deudas superiores a R$ 100.000,00, en comparación con el 44,6% para deudas de hasta R$ 10.000,00. Este hallazgo, detallado en la distribución de contribuyentes y tasa de adhesión por rango de valor de la deuda
, sugiere que deudas de mayor magnitud pueden motivar una mayor propensión a la regularización, posiblemente debido a un mayor riesgo asociado o a una mayor capacidad de gestión fiscal por parte de estos contribuyentes.
La variable FAIXA_EXPOSICAO_DIMP, que mide el grado de rastreabilidad de las operaciones a través de la razón entre el valor de la DIMP y el valor total medio de las salidas, también se mostró relevante. Los grupos sin exposición registraron la menor tasa media de adhesión, con un 28,3%. Las franjas intermedias, como 0-30% y 30-70%, exhibieron porcentajes más elevados, con un 59,4% y un 50,0% de adhesión, respectivamente. Aunque la mayor parte de los contribuyentes se concentra en la franja de mayor exposición (>70%), con un 48,0% de adhesión, los resultados, conforme a la distribución de contribuyentes y tasa de adhesión por franja de exposición
, indican que el grado de exposición de las operaciones por medios de pago está asociado al comportamiento de regularización, sugiriendo que la transparencia de las operaciones financieras puede influir en la conformidad fiscal.
Matriz de Correlación
El análisis de la matriz de correlación entre las variables cuantitativas, presentada en la matriz de correlación de las variables
, indicó que la mayoría de las variables poseen correlaciones bajas o moderadas entre sí y en relación a la variable objetivo. Este patrón sugiere una relativa independencia entre los atributos, lo cual es favorable para la modelización predictiva, ya que reduce el riesgo de multicolinealidad. Las correlaciones más elevadas se observaron entre VLR_SAIDAS y VLR_ENTRADAS (0,65), un resultado esperado, puesto que empresas con mayor volumen de operaciones de salida tienden a presentar volúmenes correspondientes de entrada. De forma similar, se verificó una correlación relevante entre VLR_NOTA_AUTOREG y VLR_ICMS_AUTOREG (0,64), reflejando la relación directa entre el valor de las operaciones en autorregularización y el monto del impuesto debido.
Las demás variables, incluidas las razones financieras y los indicadores derivados, presentaron correlaciones débiles tanto entre sí como en relación con la variable objetivo. Este comportamiento sugiere que la adhesión a la autorregulación no se explica por relaciones lineales simples, sino que resulta de la interacción de múltiples factores económicos, operativos y estructurales. La baja multicolinealidad y la complejidad de las relaciones entre las variables refuerzan la elección de algoritmos de aprendizaje automático, como LightGBM, que son capaces de capturar relaciones no lineales e interacciones complejas, superando las limitaciones de los modelos estadísticos tradicionales basados en premisas de linealidad.
Comparación entre modelos de clasificación
La etapa de comparación entre diferentes técnicas de modelado predictivo supervisado demostró el rendimiento superior de los modelos basados en árboles en relación con la regresión logística. Como se ilustra en la comparación de curvas ROC de los modelos de clasificación
, el algoritmo LightGBM presentó el mayor Área bajo la Curva (AUC) de 0,631. Le siguió Random Forest, con un AUC de 0,623, y XGBoost, con un AUC de 0,611. La Regresión Logística, utilizada como modelo de referencia, obtuvo un AUC de 0,594. Esta jerarquía de rendimiento indica que los modelos de aprendizaje de conjunto, especialmente aquellos basados en gradient boosting, poseen una mayor capacidad discriminatoria para identificar agrupaciones con mayor probabilidad de adhesión a la autorregulación, confirmando la literatura que señala la superioridad de estas técnicas en contextos de datos complejos (Yang, 2025).
Optimización de Hiperparámetros (Grid Search)
La optimización de los hiperparámetros del modelo LightGBM, realizada mediante la técnica de Grid Search, fue fundamental para maximizar el rendimiento predictivo y reducir el riesgo de sobreajuste. La mejor combinación de parámetros identificada fue: class_weight = {0:1, 1:3}, learning_rate = 0,01, max_depth = 5, min_child_samples = 30, n_estimators = 500 y num_leaves = 31. Estos parámetros indican la utilización de árboles de profundidad moderada y una tasa de aprendizaje reducida, estrategias que contribuyen a un crecimiento controlado del modelo y a la reducción de la tendencia a capturar ruidos específicos de la muestra. El ajuste del peso de las clases favoreció la estabilidad del modelo y la mejor identificación de los casos de adhesión a la autorregularización, lo que es particularmente relevante en escenarios de desbalanceo de clases.
Evaluación del rendimiento del modelo LightGBM
La evaluación del rendimiento del modelo LightGBM en el conjunto de datos de prueba, utilizando métricas como Precisión, Exactitud, Recall, F1-Score y AUC, reveló un rendimiento adecuado para el objetivo del estudio. Los resultados obtenidos fueron: Precisión de 0,536, Exactitud de 0,503, Recall de 0,899, F1-Score de 0,645 y AUC de 0,626. El alto valor de Recall (0,899) es particularmente notable, ya que indica una elevada capacidad del modelo para identificar correctamente los agrupamientos con mayor probabilidad de adhesión a la autorregularización. Esta característica es de gran importancia para la administración tributaria, ya que minimiza el riesgo de dejar de seleccionar contribuyentes con potencial de recuperación de crédito tributario, evitando pérdidas de recaudación.
Aunque las métricas de Precisión y Exactitud presentaron valores moderados, el F1-Score de 0,645 indica un equilibrio satisfactorio entre la identificación de casos positivos y el control de errores de clasificación. Además, la AUC de 0,626 demuestra una capacidad discriminatoria superior a la de un clasificador aleatorio, evidenciando que el modelo es capaz de capturar patrones relevantes asociados al comportamiento de adhesión. En conjunto, estos resultados sugieren que el modelo LightGBM posee un desempeño adecuado para apoyar procesos de priorización y segmentación de contribuyentes en programas de autorregularización fiscal, contribuyendo a la eficiencia de las acciones administrativas y al fortalecimiento de la conformidad tributaria.
Validación Cruzada (Cross-Validation)
La robustez del modelo fue confirmada por la validación cruzada con cinco folds, según se ilustra en la validación cruzada (Cross-Validation ROC)
. Los resultados indicaron valores de AUC que varían entre 0,60 y 0,66, con una media de 0,63 y una desviación estándar de 0,02. La baja variabilidad observada entre los folds demuestra la estabilidad del rendimiento del modelo frente a diferentes particionamientos de la muestra, reduciendo la dependencia de los resultados en relación a una única división de los datos. Además, todas las curvas ROC se posicionaron por encima de la línea de referencia del clasificador aleatorio, evidenciando una capacidad discriminatoria consistente en la identificación de los agrupamientos con mayor probabilidad de adhesión a la autorregulación. Estos resultados proporcionan evidencias de la estabilidad y generalización del modelo, lo cual es crucial para su aplicación en un entorno operativo real.
Importancia de las Variables (Importancia de Características – Ganancia)
El análisis de la importancia de las variables en el modelo LightGBM, calculado con base en el criterio de ganancia (gain), reveló que las variables relacionadas con el volumen financiero de las operaciones presentaron la mayor influencia en la capacidad predictiva del modelo. El valor total de las salidas (VLR_SAIDAS), con una ganancia de 11054,7, y el valor total de las entradas (VLR_ENTRADAS), con 9911,8, figuraron entre las variables de mayor importancia para la clasificación. La razón entre salidas y entradas (RAZAO_SAIDA_ENTRADA), con 8524,6, y la cantidad de facturas en autorregularización (QTD_NOTAS_AUTOREG), con 7793,8, también se destacaron. Estos resultados, presentados en la importancia de las variables (Feature Importance – Gain)
, indican que el tamaño económico y el nivel de actividad operativa de los contribuyentes ejercen una contribución relevante para las predicciones realizadas por el modelo.
Otras variables que se mostraron importantes incluyen la Clasificación Nacional de Actividades Económicas (CNAE), con una ganancia de 5945,9, los valores movilizados por medios de pago (VLR_DIMP), con 5302,1, y el valor del ICMS asociado a las notas en autorregulación (VLR_ICMS_AUTOREG), con 4610,5. En contraste, variables institucionales y administrativas, como horas previstas de auditoría (HORAS_AUDITORIA), naturaleza jurídica (NATUREZA_JURIDICA) y rango de facturación (FAIXA_FATURAMENTO), presentaron una contribución relativa menor al modelo. En conjunto, estos hallazgos sugieren que factores asociados a la escala económica de las operaciones y a la exposición financiera del contribuyente son más determinantes para la identificación de patrones de adhesión a la autorregulación que características administrativas o cadastrales más genéricas.
Interpretación del Modelo (SHAP)
La interpretación del modelo a través del SHAP Summary Plot, presentado en el SHAP Summary Plot
, confirmó la contribución de las variables a la probabilidad prevista de adhesión a la autorregularización. Se observó que las variables asociadas al volumen financiero de las operaciones, como VLR_SAIDAS, VLR_ENTRADAS y RAZAO_SAIDA_ENTRADA, ejercieron la mayor influencia en el comportamiento del modelo. Valores más elevados de estas variables tendieron a desplazar los puntos hacia la derecha en el gráfico, indicando una mayor probabilidad de regularización. Este resultado refuerza que niveles más elevados de actividad económica están asociados a mayores probabilidades previstas de adhesión a la autorregularización, en consonancia con los hallazgos del análisis de Feature Importance.
También destacaron variables relacionadas con el historial y la dimensión de las inconsistencias fiscales, como QTD_NOTAS_AUTOREG, VLR_ICMS_AUTOREG y VLR_DIMP, que contribuyeron a explicar el comportamiento de regularización. En contraste, variables cadastrales o administrativas, como naturaleza jurídica, rangos de facturación y rangos de deuda, presentaron un impacto relativamente menor en el modelo. En términos generales, el análisis de SHAP refuerza la consistencia de los resultados obtenidos en el análisis de importancia de las variables, indicando que el modelo utiliza principalmente información financiera y operativa de los contribuyentes para realizar las predicciones. Factores relacionados con el volumen de operaciones y la exposición fiscal son, por lo tanto, determinantes para la adhesión a la autorregularización, lo que valida la capacidad del modelo para identificar contribuyentes con mayor potencial de conformidad.
En resumen, el estudio demostró que el modelo predictivo basado en LightGBM posee una capacidad discriminatoria robusta para identificar contribuyentes con mayor probabilidad de adhesión a programas de autorregularización fiscal. Los análisis de importancia de las variables y de interpretación del modelo, por medio de Feature Importance y SHAP, señalaron consistentemente que el volumen económico de las operaciones, la exposición fiscal y el historial de inconsistencias son los principales factores que influyen en la propensión a la regularización. Estos hallazgos confirman que la aplicación de técnicas de aprendizaje automático puede optimizar la selección de contribuyentes, dirigiendo las acciones de la administración tributaria de forma más eficiente y basada en datos, contribuyendo directamente al objetivo de desarrollar un modelo predictivo para apoyar la identificación de contribuyentes con mayor potencial de autorregularización en el estado de Goiás.
4. Conclusión
Este estudio buscó desarrollar un modelo predictivo capaz de apoyar la identificación de contribuyentes con mayor potencial de autorregularización fiscal en el estado de Goiás. Se verificó que el algoritmo Light Gradient Boosting Machine (LightGBM) demostró una capacidad discriminatoria robusta, con Área bajo la Curva (AUC) de 0,63 y un elevado Recall de 0,899, indicando su eficacia en identificar correctamente los agrupamientos con mayor probabilidad de adhesión. Los análisis de Feature Importance y SHAP evidenciaron consistentemente que variables asociadas al volumen económico de las operaciones, como valores de entradas y salidas, y al historial de inconsistencias fiscales, como el ICMS debido y la cantidad de notas en autorregularización, ejercieron la mayor influencia en la propensión a la regularización. Estos hallazgos sugieren que contribuyentes con mayor actividad económica y mayor exposición fiscal tienden a presentar una propensión más elevada a la regularización cuando son notificados. La aplicación de este modelo predictivo contribuye a hacer más eficiente la selección de contribuyentes en programas de autorregularización, optimizando la recuperación de crédito tributario y fortaleciendo las estrategias de conformidad basadas en datos.
A pesar de la consistencia metodológica y la robustez de los resultados, el estudio presenta una limitación principal relacionada con la modelización de agrupaciones homogéneas de contribuyentes, en lugar de unidades individuales. Este enfoque se adoptó debido a restricciones legales de secreto fiscal y a la Ley General de Protección de Datos (LGPD), además de la necesidad de mitigar la variabilidad aleatoria de los datos. Sin embargo, la agregación puede introducir un sesgo analítico derivado de la pérdida de granularidad. Para estudios futuros, se recomienda la comparación entre modelizaciones agregadas e individuales, la incorporación de nuevas fuentes de datos y la realización de validaciones empíricas en un entorno operativo, con el fin de mejorar la comprensión de los factores que influyen en la conformidad tributaria y refinar la capacidad predictiva.
Referencias Bibliográficas
Chen, T., Guestrin, C. 2016. XGBoost: a scalable tree boosting system. In: Proceedings of the 22nd ACM SIGKDD International Conference on Knowledge Discovery and Data Mining (KDD ’16), 2016, California, San Francisco, USA.
Eberhartinger, E., Zieser, M. 2021. The effects of cooperative compliance on firms’ tax risk, tax risk management and compliance costs. Schmalenbach Journal of Business Research 73: 125-178.
Friedman, J. 2001. Greedy function approximation: a gradient boosting machine. The Annals of Statistics 29(6): 1189-1232.
Goiás. 1991. Lei nº 11.651, de 26 de dezembro de 1991. Institui o Código Tributário do Estado de Goiás. Diário Oficial do Estado de Goiás, Goiânia, 26 dez. 1991.
Jamison, J.; Mazar, N.; Sen, I. 2021. Applying behavioral insights to tax compliance: experimental evidence from Latvia. Journal of Tax Administration 6(2): 6-32.
Kleber, J.; Gangl, K.; Kirchler, E.; Florack, A. 2025. Taxpayers do not always follow the crowd: the effects of regulatory focus and social norm on tax compliance. Acta Psychologica 259(105288): 1-7.
Martinez, A. L. 2022. Cooperative compliance: SWOT analysis for the brazilian CONFIA program. Revista Electrónica de Direito 28(2): 127-153.
Nunes, R.V.; Garbaccio, G. 2023. Compliance cooperativo entre o fisco e o contribuinte. Revista Brasileira De Estudos Políticos 126: 173-206.
Sistema Público de Escrituração Digital [SPED]. 2007. Disponível em <http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-2010/2007/Decreto/D6022.htm>. Acesso em: 30 dez. 2025
Xu, C.; Kong, Y. 2024. Random forest model in tax risk identification of real estate enterprise income tax. PLoS One 19(3): e0300928.
Yang, L. 2025. Predictive modeling of tax compliance risks: a comparative study of machine learning approaches. PLoS One 20(9): e0331715.
Artículo originario del Trabajo de Conclusión de Curso de la Especialización en Data Science y Analytics del MBA USP/Esalq
Para saber más sobre el curso, haga clic aquí y acceda a la plataforma MBX Academy